漏斗算法（Funnel Algorithm）

一、核心原理（图示+说明）

+-----------------------+
|                       |
|      待处理请求       |  ← 新请求从顶部注入
|      （水量）         |
|                       |
+-----------------------+
|       漏嘴            |  ← 按固定速率（leakRate）流出请求
+-----------------------+
    ↑
    超出容量的请求从顶部溢出（被拒绝）

（示意图说明：漏斗上宽下窄，顶部接收请求，底部以固定速率漏水，超出容量的请求从顶部溢出）

• 核心思想：模拟漏斗盛水→漏水的过程，控制请求流量：
  • 顶部：接收新请求（像水流注入漏斗）。
  • 容量：漏斗最多能装的水量（最大积压请求数）。
  • 漏嘴：底部固定大小的出口，以固定速率漏水（单位时间允许通过的请求数）。
  • 溢出：当注入速度＞漏水速度，水满后多余的水溢出（请求被拒绝）。

二、核心参数（4个关键指标）

三、执行流程（动态调整逻辑），每一次请求都要执行

每次请求到来时，按以下步骤处理（结合图示理解）：

1. 计算时间差

   上次更新时间 →——————— deltaTime ———————→ 当前时间
   

   （当前时间 - 上次更新时间 = deltaTime，即两次请求的间隔）

2. 计算漏水量
   这段时间内漏嘴漏掉的水量：
   漏水量 = deltaTime × leakRate
   （例：间隔3秒，漏嘴速率10个/秒 → 漏水量=3×10=30）

3. 更新当前水量
   水量随时间减少，且不能为负：
   water = max(0, 旧water - 漏水量)
   （例：旧water=50，漏水量=30 → 新water=20）

4. 判断是否允许请求

   +-----------------------+
   |  当前水量：20          |
   |                       |  → 新请求到来，判断 20+1 ≤ 100？
   +-----------------------+     → 是 → 允许（水量变为21）
                                 → 否 → 拒绝
   

   • 若 water + 1 ≤ capacity：允许请求（water+1，更新lastTime）。
   • 否则：拒绝请求（漏斗已满，溢出）。

四、优缺点与适用场景

五、分布式实现关键点（Redis+Lua）

1. 原子性保证：用Lua脚本封装整个流程，避免并发修改导致的水量误差。
2. 状态存储：Redis的Hash结构存储4个核心参数（water、lastTime等）。
3. 性能优化：连接池复用Redis连接、本地限流前置过滤请求、Redis集群分流。

六、具体的Lua脚本

-- 漏斗限流脚本：key为限流对象（如"user:123"），返回1表示允许，0表示拒绝
local key = KEYS[1]
local capacity = tonumber(ARGV[1])  -- 漏斗容量
local leakRate = tonumber(ARGV[2])  -- 漏嘴速率（请求/秒）

-- 从Redis获取当前漏斗状态（不存在则初始化）
local current = redis.call("HMGET", key, "water", "lastTime")
local water = tonumber(current[1] or 0)
local lastTime = tonumber(current[2] or 0)
local now = tonumber(redis.call("TIME")[1])  -- 当前时间戳（秒）

-- 计算漏水：deltaTime秒内漏掉的水量
local deltaTime = now - lastTime
local leakWater = deltaTime * leakRate
water = math.max(0, water - leakWater)  -- 水量不能为负
lastTime = now  -- 更新时间戳

-- 判断是否允许新请求
if water + 1 <= capacity then
    water = water + 1
    redis.call("HMSET", key, "water", water, "lastTime", lastTime)
    redis.call("EXPIRE", key, 86400)  -- 设置过期时间，避免内存溢出
    return 1  -- 允许
else
    return 0  -- 拒绝
end